Сварка чавуну напівгарячим методом: підготовка і способи

Чавун — це сплав заліза з вуглецем. Саме від кількості вуглецю в його складі залежить, якими будуть його властивості. Чим вище відсоток вуглецю, тим гірше гнучкість металу, нижче його пластичність і тим важче зварити його. На зламі він може бути білого або сірого кольору. Якщо в ньому вуглець знаходиться в основному у вигляді включень графіту, його називають сірим. Сірий метал набагато краще обробляється, часто застосовується в ливарному виробництві і порівняно недорогий. І якщо дотримуватися певних умов, можна отримати міцне зварне з’єднання.

Типи зварювання чавуну.

Дуже цікаво і важливо, що якщо метал спочатку нагріти до температури 750 градусів за Цельсієм, а потім швидко охолодити, сірий колір після зварювання стає білим, в якому утворюється загартована структура з певним напруженням всередині, яке часто призводить до численних тріщин. До складу чавуну входить ще кремній, фосфор, а також марганець і сірка, які теж впливають на зварюваність металу.

Причини поганої зварюваності і підготовка до роботи

Чавунні деталі іноді можуть зварюватись дуже погано, і на те є безліч причин, до основних з яких прийнято відносити такі:

Сварка чавунних деталей.

  • велика ймовірність утворення тріщин через неоднорідність складу і при охолодженні розпеченого металу;
  • частина вуглецю вигорає і на зварювальних швах утворюються пори;
  • при зварюванні виходять оксиди, у яких температура плавлення трохи вище;
  • чавунні сплави є жидкотекучими, що ускладнює утворення шва;

Все це робить непередбачуваним поведінку цього металу при зварюванні. Чим більше включення графіту, тим темніше колір металу на зламі і тим більша ймовірність появи тріщин на зварювальному шві деталі, незалежно від її розміру.

Як же підготувати метал до зварювання? Місце під зварювання треба дуже добре очистити від сторонніх включень за допомогою щітки по металу або наждачного паперу. Краї тріщини треба обов’язково скруглить. Якщо на металі є масло, його обов’язково видаляють спеціальними розчинниками. При великому забрудненні деталь можна обробити полум’ям пальника. Поверхня повинна бути гладкою і сухою, всі нерівності видаляють. Така підготовка допоможе максимально виключити тріщини і отримати хороший якісний шов. Незважаючи на певні труднощі, чавунні деталі все-таки можна зварювати за допомогою електродів з вугілля або металу і різними способами: гарячою, напівгарячої або холодним зварюванням.

Гарячий метод зварювання чавуну

Методи зварювання чавуну.

Перед початком зварювання деталь піддають спеціальній механічній обробці, при якій вирубують дефекти, створюючи зазор для доступу електрода і ретельно очищають ділянку від бруду, масла і шлаку. А ось щоб розплавлений метал не випливав, під зварюються деталі підкладають графітові пластини, які зміцнюють спеціальною сумішшю з піску і рідкого скла. Зверху закріплюють кожух, що складається з тонкого заліза. В особливих нагрівальних печах всі деталі разом з кожухом перед зварюванням нагрівають.

Дрібні деталі гріють приблизно до 600 градусів за Цельсієм, а великі товстостінні деталі — до 750 градусів. При гарячому методі зварювання чавуну використовують чавунні електроди, товщина яких від 8 до 16 мм. Найпоширеніші покриття електродів при цьому — ОМЧ-1 або УЗТМ-74. Перерв до закінчення процесу не роблять, щоб метал був постійно в розплавленому стані.

Гаряча зварка чавуну.

Після зварювання деталі спільно з піччю повільно охолоджують, щоб не відбулося їх відбілювання. Можна деталь закрити азбестом, посипати сухим піском — це теж дасть можливість остигати повільніше. Залежно від розмірів деталей, охолодження може тривати кілька днів. Таким способом отримуємо шов, який мало відрізняється за складом від основного матеріалу. Але через тривалість і високу вартість цей спосіб зварювання чавуну застосовується не дуже часто.

Напівгарячого спосіб зварювання чавуну

При полугорячем способі зварювання нагрівають не всю деталь, а тільки ділянку, на якому буде відбуватися зварювання, приблизно до 350 градусів. Такий підігрів дозволяє виробляти більш повільне охолодження шва і поверхні навколо нього після зварювання. Це зменшує можливість появи вибілених зон і спрощує механічну обробку зварених частин.

При такому методі можна сміливо використовувати електроди зі сталі з низьким вмістом вуглецю і з захисним покриттям або ж чавунні. Якщо потрібно зварити наскрізну тріщину або ж край деталі, бажано застосувати форми з графіту, щоб не допустити витікання рідкого металу. Для більш повільного охолодження частини після зварювання можна засипати сухим піском. Такий спосіб зварювання чавуну досить часто застосовується, але потрібно не допускати різкого або нерівномірного підігріву, щоб не з’явилися тріщини.

Холодний метод зварювання чавуну

Склад чавунних стрижнів для зварювання.

При такому методі зварюються деталі зовсім нагрівають, що набагато спрощує зварювання, але потрібно використовувати спеціальні електроди. Основними добавками для таких типів електродів є нікель і мідь. Що стосується нікелю, то він повністю розчиняється в залозі, що не з’єднуючись з вуглецем, а в зоні зварювання не утворюється білий чавун, тому в подальшому деталь буде легко оброблятися. Мідь розчиняється в залозі, а це призведе до неоднорідного шву і підвищеної твердості деталі.

Є ще безліч різних електродів для зварювання чавуну: залізно-мідні, нікелеві, залізно-нікелеві, залізно-мідно-нікелеві. Їх застосовують для роботи з постійним невеликим струмом. Вони повинні бути маленького діаметру. Шви при зварюванні деталей повинні бути досить короткими, а після кожного шва роблять перерви для охолодження деталей. А ось щоб деталь при зварюванні не нагрівається, для першого шару беруть електроди зі сталі з малим вмістом вуглецю і діаметром в 3 мм з покриттям з крейди. А ось сила струму при такому методі зварювання чавуну повинна бути не більше 90 ампер.

Застосування сталевих електродів

Сварка чавуну з постановкою сталевих шпильок.

Електроди на основі стали дешеві, але не дають якісного шва, тому їх застосовують при невеликих дефектах і якщо деталь невідповідальних. Щоб поліпшити якість, на звичайний сталевий електрод необхідно намотати мідний дріт діаметром приблизно до 2 мм.

Щоб збільшити міцність при зварюванні сталевими електродами, потрібно використовувати шпильки зі сталі з малим вмістом вуглецю. Краї краще скошувати під кутом приблизно в 45 градусів, якщо товщина основної деталі більше 5 мм. На цих краях свердлять дірочки і роблять різьблення для укручування шпильок. Потім виступаючі частини шпильок потроху обваривают, поки не заповниться весь шов. Потім кільцевими швами покривають всю поверхню виробу, що зварюється ділянки.

Треба стежити, щоб наплавлений шар був не бiльше товщини основного металу, інакше можуть з’явитися тріщини. За допомогою шпильок зварюють дуже відповідальні деталі, які працюють при великих навантаженнях. Чим товщі деталь, тим товщі беруть електрод для роботи.

Застосування чавунних, неплавких і мідних електродів

Види вуглецевої зварювання.

Покриття чавунних електродів більшою мірою складається з графіту, мела, польового шпату і феромарганцю. Компоненти для такого покриття краще замішувати на рідкому склі. На поверхні електрода можна допускати ніяких дефектів. При роботі використовують в основному постійний струм, приблизно 60 ампер на кожен міліметр діаметра електрода. Часто чавунні електроди не застосовують, тому що шов при холодному зварюванні при їх допомоги виходить неоднорідним. Краще чавунними електродами користуватися при напівгарячої зварюванні частин. Ними можна зварювати виключно в нижньому положенні і здебільшого дрібні раковинки, сколи та тріщини.

Деталі з чавуну можна зварювати різними плавляться, з вольфраму, графіту або вугілля. Для присадочного матеріалу можна використовувати спеціальні литі стрижні з чавуну або присадочні прутки, які містять нікель, алюміній або мідь. Щоб захистити поверхню зварювання, застосовують флюс, що складається здебільшого з бури або аргону.

Для зварювання деталей, що працюють при невеликих навантаженнях або вимагають щільного шва, використовують мідні електроди. Ними потрібно зварювати невеликі деталі і дрібні тріщини. Електрод з міді — це спеціальний стрижень діаметром до 6 мм, який обгортають спеціальною стрічкою або дротиком з низьковуглецевого типу стали. На підготовлений таким чином стрижень треба нанести крейдяне покриття.

Електродами з міді потрібно зварювати на постійному або змінному струмі. Можна використовувати комбіновані електроди, на основі сталі та міді. Вони дорогі, але при їх використанні виходить якісний шов, бо температура електрода дорівнює температурі плавлення самого чавуну. Але подальшу обробку деталі буде дуже важко виконати.

Отже, основні способи зварювання чавуну електродами розглянуті.

В результаті нескладно зрозуміти, що зварювати чавун електродами можливо, хоча це і складний процес. При цьому технологія зварювання чавуну може бути досить різноманітною. Навіть невеликі відхилення від технології можуть зіпсувати шов зварювання, відповідно, і саму деталь. Тому перед зварюванням потрібно обов’язково все добре зважити.

Ссылка на основную публикацию